가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 구희범 교수 연구팀이 가시광선을 이용해 mRNA 전달의 핵심 소재인 이온화 지질을 신속하게 합성할 수 있는 ‘광화학 기반 이온화 지질 라이브러리(PILL, photochemistry-based ionizable lipid library)’ 플랫폼을 개발했다고 12일 밝혔다.

연구팀은 427nm 파장의 가시광선을 조사해 아민, 알데하이드, 보론산을 한 번에 결합하는 원팟(One-pot) 광화학 다성분 반응 시스템을 확립했다. 이 방식은 구조적으로 복잡한 분자를 신속하게 구축할 수 있으며, 정제 단계를 줄여 라이브러리 구축 속도를 높이는 데 기여했다. 이를 통해 합성부터 지질나노입자(LNP) 성능평가까지 별도의 정제 과정 없이 신속하게 연결할 수 있는 플랫폼을 구축했다.

연구팀은 이 플랫폼을 활용해 구조적으로 다양한 275종의 이온화 지질을 합성·평가했으며, 이 가운데 선도물질 ‘A18B8C14’를 발굴했다. 단계적 스크리닝을 거쳐 선정된 A18B8C14 기반 지질나노입자는 우수한 세포 내 엔도솜 탈출 능력을 보였다.

생체 내 시험 결과 A18B8C14 기반 지질나노입자는 기존 이온화 지질인 MC3 기반 지질나노입자보다 약 8.6배, ALC-0315 기반 지질나노입자 대비 약 2.5배 높은 유전자 발현을 나타냈다. 구희범 교수는 “이번에 개발한 PILL 플랫폼을 바탕으로 다양한 표적 장기와 치료 목적에 적합한 전달체를 더욱 빠르게 탐색할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단, 한국연구재단, 교육부, 보건산업진흥원, 범부처재생의료기술개발사업 등의 지원을 받아 수행됐다. 연구 성과는 미국화학회지 'Journal of the American Chemical Society(JACS)'에 온라인 게재됐다.

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